2022年高考物理一轮复习好题演练-实验4-验证牛顿运动定律.docx

试验四　验证牛顿运动定律

1．(2021·郑州质检)为了“探究加速度与力、质量的关系”，现供应如图所示的试验装置．请思考探究思路并回答下列问题：

(1)为了消退小车与水平木板之间摩擦力的影响应实行的做法是________；
A．将木板不带滑轮的一端适当垫高，使小车在钩码拉动下恰好做匀速运动
B．将木板带滑轮的一端适当垫高，使小车在钩码拉动下恰好做匀速运动
C．将木板不带滑轮的一端适当垫高，在不挂钩码的状况下使小车恰好做匀速运动
D．将木板不带滑轮的一端适当垫高，在不挂钩码的状况下使小车能够静止在木板上
(2)在试验中，得到一条打点的纸带，如图所示，已知相邻计数点间的时间间隔为T，且间距x1、x2、x3、x4、x5、x6已量出，则小车加速度的表达式为a＝__________________；

(3)有一组同学保持小车及车中的砝码质量肯定，探究加速度a与所受外力F的关系，他们在轨道水平和倾斜两种状况下分别做了试验，得到了两条a－F图线，如图所示．图线________(填“①”或“②”)是在轨道倾斜状况下得到的；小车及车中的砝码总质量m＝________kg.
答案：(1)C　(2)
(3)①　0.5
解析：(1)为平衡滑动摩擦力，应使小车的重力沿斜面对下的分力与滑动摩擦力相等，此时不能连接钩码，故C正确．
(2)计算加速度可用逐差法得到三个加速度再取平均值，此时误差较小，则
a＝.
(3)轨道倾斜太大，即使没有钩码拉小车也将加速下滑，因此图线①为轨道倾斜状况下得到的．
由题图中图线可得mgsin θ－f＝ma0，
F1＋mgsin θ－f＝ma1，
可得：F1＋ma0＝ma1
由图象知F1＝1 N，a0＝2 m/s2，a1＝4 m/s2
可求得m＝0.5 kg.
2．如图所示是某同学探究加速度与力的关系的试验装置，他在气垫导轨上安装了一个光电门B，滑块上固定一遮光条(宽度为d，d较小)，滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连，传感器下方悬挂钩码，每次滑块都从A处由静止释放．

(1)试验时，将滑块从A位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门B的时间t，若要得到滑块的加速度，还需要测量的物理量是__________________．
(2)下列不必要的一项试验要求是________(请填写选项前对应的字母)．
A．应使滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量
B．应使A位置与光电门间的距离适当大些
C．应将气垫导轨调整水平
D．应使细线与气垫导轨平行
(3)转变钩码质量，测出对应的力传感器的示数F和遮光条通过光电门的时间t，通过描点作出线性图象，争辩滑块的加速度与力的关系，处理数据时应作出________(填“t2－F”、“ －F”或“－F”)图象．
答案：(1)遮光条到光电门的距离L　(2)A　(3)－F
解析：(1)滑块的初速度为零，末速度为遮光条的宽度与时间的比值，依据v2－0＝2aL，只要测出遮光条到光电门的距离L就可得到滑块的加速度．
(2)由于力传感器可以直接读出合外力的大小，不用钩码和传感器的重力来代替合外力，所以不需要滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量的把握条件，应选A.
(3)因v＝，依据v2－0＝2aL得a＝，所以处理数据时应作出－F图象．
3．(2021·广东省四校联考)如图所示为“探究加速度与物体受力的关系”的试验装置图．图中A为小车，质量为m1，连接在小车后面的纸带穿过电火花打点计时器B，它们均置于水平放置的一端带有定滑轮的足够长的木板上，P的质量为m2，C为弹簧测力计，试验时转变P的质量，读出测力计不同读数F，不计绳与滑轮的摩擦．
(1)电火花打点计时器的工作电压为________(填“交”或“直”)流________V.
(2)下列说法正确的是(　　)
A．一端带有定滑轮的长木板必需保持水平
B．试验时应先接通电源后释放小车
C．试验中m2应远小于m1
D．测力计的读数始终为
(3)如图为某次试验得到的纸带，纸带上标出了所选的四个计数点之间的距离，相邻计数点间还有四个点没有画出．由此可求得小车的加速度的大小是________m/s2(沟通电的频率为50 Hz，结果保留两位有效数字)．

(4)试验时，某同学由于疏忽，遗漏了平衡摩擦力这一步骤，他测量得到的a－F图象可能是下图中的图线(　　)

答案：(1)交　220 　(2)B　(3)0.50　(4)C
解析：(1)电火花打点计时器工作电压为220 V交变电流．
(2)一端带有定滑轮的长木板必需略微倾斜，以平衡摩擦力，选项A错误．试验时应先接通电源后释放小车，选项B正确．试验中m2不必远小于m1，选项C错误．由于P向下加速运动，测力计的读数始终小于，选项D错误．
(3)由Δx＝aT2解得小车的加速度的大小是0.50 m/s2.
(4)遗漏了平衡摩擦力这一步骤，他测量得到的a－F图象，应当是当F从某一值开头增大，加速度a才开头增大，所以可能是图线C.
4．(2022·山东理综)某试验小组利用弹簧测力计和刻度尺，测量滑块在木板上运动的最大速度．

甲

乙
试验步骤：
①用弹簧测力计测量橡皮泥和滑块的总重力，记作G；
②将装有橡皮泥的滑块放在水平木板上，通过水平细绳和固定弹簧测力计相连，如图甲所示．在A端向右拉动木板，待弹簧测力计示数稳定后，将读数记作F；
③转变滑块上橡皮泥的质量，重复步骤①②；试验数据如下表所示：
G/N
1.50
2.00
2.50
3.00
3.50
4.00
F/N
0.59
0.83
0.99
1.22
1.37
1.61
④如图乙所示，将木板固定在水平桌面上，滑块置于木板上左端C处，细绳跨过定滑轮分别与滑块和重物P连接，保持滑块静止，测量重物P离地面的高度h；
⑤滑块由静止释放后开头运动并最终停在木板上的D点(未与滑轮碰撞)，测量C、D间的距离s.
完成下列作图和填空：
(1)依据表中数据在给定坐标纸上作出F－G图线．

(2)由图线求得滑块和木板间的动摩擦因数μ＝________(保留2位有效数字)．
(3)滑块最大速度的大小v＝____________(用h、s、μ和重力加速度g表示)．
答案：(1)如图所示

(2)0.40(0.38、0.39、0.41、0.42均正确)
(3)
解析：(1)由胡克定律可知F－G图线应为一条直线，因此应画一条直线尽可能通过较多的点．
(2)由F＝μG知，动摩擦因数μ等于图中直线的斜率，求得μ＝0.40(0.38、0.39、0.41、0.42均正确)．
(3)悬挂物P落地之前，滑块受到细绳拉力和摩擦力作用在木板上加速，该过程位移为h，P落地后滑块只在摩擦力的作用下做减速运动，该过程位移为s－h.P落地瞬间，滑块速度最大，依据滑块减速阶段的运动得v2＝2a(s－h)，μmg＝ma，解得：v＝.